虽然钙钛矿太阳能电池的效率在过去十年中有了显著提高，但对其运行的基本光物理的研究仍然相对较少。学分:2022考斯特；阿纳斯塔西娅·塞林。发表在《自然通讯》上的KAUST研究表明，对钙钛矿内部电荷行为的详细观察可以指导提高基于这些材料的下一代太阳能电池的性能。当光线击中钙钛矿时，它会激发带负电荷的电子，并在材料的晶体结构中留下带正电荷的“空穴”。这些电子和空穴可以穿过钙钛矿产生电流。但是电荷载体也可能重组，这浪费了它们携带的能量。
“钙钛矿太阳能电池的效率在过去十年中已经得到了很大的提高，但对它们的光物理的基础研究相对落后，”KAUST太阳能中心的明-汪聪说，他是这项工作背后的团队的一部分。"不清楚的一件事是电荷载流子在复合前的行为."
组成钙钛矿晶格的一些离子可以帮助将电子和空穴定位在不同的区域，从而防止它们复合并延长它们的寿命。然而，这种局部化也倾向于使电荷载流子的移动性降低，这可能对太阳能电池的性能产生不利影响。了解这些效应可以帮助研究人员微调钙钛矿的成分，并提高它们利用阳光发电的能力。
鸣谢:KAUST研究团队研究了一种被称为CsFAMA(一种含铈的三阳离子混合卤化物钙钛矿)的有前途的钙钛矿薄膜中电荷载流子行为的两个不同方面。首先，他们使用一系列短暂的激光脉冲来激发电荷载流子，然后在几皮秒(万亿分之一秒)后检查它们。他们发现，随着电荷载流子密度的增加，当电子被入射光激发时，它线性地缩小了电子需要跳跃的能隙。王说，这与传统半导体的行为不同。
然后，该团队使用一种称为太赫兹辐射的高强度微波来研究电荷载流子如何移动。这表明，随着电荷载流子密度的增加，它们更有可能停留在特定的位置。“电荷载体在更高的密度下更具局部性，”该团队的负责人Frédéric Laquai说。
研究人员认为这两种观察结果有相同的根本原因。当光击中钙钛矿时，它会导致离子晶格的快速扭曲，从而影响电荷载流子的行为。其他研究人员最近也在钙钛矿中观察到这样的晶格起伏，支持了这个发现。
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